Seit mehreren Jahrzehnten wird die Aufgabe, Anlagensicherheit, Zuverlässigkeit und Produktivität in der Prozess- und Energieindustrie zu gewährleisten, durch DCS-Plattformen realisiert, die komplexe Fertigungs- und andere industrielle Prozesse in einer im Wesentlichen überwachenden Rolle orchestrieren.Da sich die Industrie von einer digital ausgerichteten Strategie hin zu Systemen entwickelt, die auf nutzerzentrierter Zusammenarbeit basieren, gewinnt die Automatisierung zunehmend an Bedeutung. Anstatt nur schnellere Prozessoren oder ausgefeiltere Schnittstellen zu entwickeln, liegt der Fokus des Fortschritts nun auf intelligenten, adaptiven und agilen Abläufen, die vor allem auf die Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt sind.Weiterentwicklung aus Industrie 4.0Das Konzept der Industrie 4.0 nutzt Technologien wie das Internet der Dinge (IoT) und die Maschinenvernetzung sowie drahtlose und cloudbasierte Datenanalysen, um autonomere und vernetztere Fertigungs- und Prozessabläufe zu realisieren.Die nächste Generation von Automatisierungssystemen baut auf diesen Grundlagen auf und nutzt zukunftsweisende Technologien wie Hyperkonnektivität, KI/ML, digitale Zwillinge, Robotik und Virtualisierung. Während die Treiber von Industrie 4.0 primär auf Technologie und Effizienz abzielten, hat sich der Fokus inzwischen auf gesellschaftliche Ziele wie Wohlbefinden und Nachhaltigkeit erweitert. Wie die EU beschreibt, steht der Arbeitnehmer „im Mittelpunkt des Produktionsprozesses und nutzt neue Technologien, um über Arbeitsplätze und Wachstum hinaus Wohlstand zu schaffen und gleichzeitig die Produktionsgrenzen unseres Planeten zu respektieren“.Die menschenzentrierte Zusammenarbeit ist eine Säule der nächsten industriellen Evolution. Bild mit freundlicher Genehmigung von Adobe Stock.Aus Sicht des Anlagenbetriebs verändert dies die Erwartungen an Zweck und Leistungsfähigkeit des Automatisierungssystems und legt den Fokus verstärkt auf die erfolgreiche Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Während früher Geschwindigkeit und effiziente Aufgabenerfüllung im Vordergrund standen, positioniert sich das Prozessleitsystem (DCS) nun als intelligente, kollaborative Plattform. Nachhaltigkeit und Individualisierung haben in diesem neuen Umfeld Priorität. Modernste Technologien verbinden sich mit menschlicher Kreativität und Expertise, um agilere Entscheidungen zu ermöglichen.Einbettung der systemweiten IntegrationDiese fortschreitende Entwicklung der Rolle und der Fähigkeiten des Prozessleitsystems (DCS) zeichnet sich durch die Integration von Daten und Entscheidungsmechanismen im gesamten Werk aus. Automatisierungsplattformen stellten traditionell Cluster weitgehend isolierter Steuerungsknoten dar, in denen Daten und Erkenntnisse innerhalb jedes Funktionsbereichs kaum oder gar keinen Einfluss auf benachbarte Bereiche hatten. Heute betrachten wir einzelne Automatisierungszellen als Bestandteile eines größeren Ganzen, in dem kontinuierlich umfangreiche Daten zwischen Feldgeräten, Steuerungen, Prozessen, Produktionslinien und übergeordneten Unternehmensanwendungen ausgetauscht werden.In diesem weiterentwickelten Modell fließen Echtzeit- und historische Prozess-, Überwachungs- und Wartungsdaten kontinuierlich in leistungsstarke, KI/ML-gestützte Analysen ein und interagieren mit diesen. Speicherung und Verarbeitung erfolgen entweder auf Edge-Geräten direkt am Ort der Datenerzeugung oder in der Cloud. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht ermöglicht dies Anlagenbetreibern, über einzelne Prozesse hinauszublicken und intelligentere, sicherere und wertvollere Entscheidungen zu treffen, die datengestützte Erkenntnisse mit menschlichem Urteilsvermögen verbinden.Fortschrittliche Modernisierung ohne UnterbrechungDer Wunsch, die wirtschaftlichen Vorteile modernster Technologien zu nutzen und die Vision einer stärkeren Menschorientierung zu verwirklichen, wird durch die praktischen Erfordernisse des Anlagenbetriebs bestimmt. Viele Industrieanlagen sind Brownfield-Standorte, deren installierte Automatisierungssysteme aus einer Mischung alter und neuer Geräte bestehen. Moderne Messgeräte existieren oft neben älteren Produkten, die unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwenden und nicht mehr vom Originalhersteller unterstützt werden. Die große Herausforderung für Anlagenbetreiber besteht darin, einzelne Geräte und Systeme zu modernisieren, zu ersetzen oder umzugestalten, ohne dabei produktionsschädigende Auswirkungen oder Gefährdungen für die Mitarbeiter zu riskieren.Wie von Branchenführern wie ABB vorgesehen, ermöglicht die Weiterentwicklung traditioneller Automatisierungssysteme Kunden in der Prozessindustrie, schrittweise von technologischen Fortschritten zu profitieren, ohne ihre bestehenden Investitionen zu gefährden. In diesem neuen Modell wird die progressive Modernisierung durch eine Trennung der Zuständigkeiten beschleunigt, vereinfacht und risikoärmer gestaltet. Dies fördert Innovationen, ohne die Kontinuität der Kernproduktionsprozesse und -anwendungen zu beeinträchtigen. Das Automatisierungssystem kann hierbei als zwei separate, aber eng miteinander verzahnte Umgebungen betrachtet werden, die jeweils unterschiedliche, aber sich ergänzende Aufgaben erfüllen.Die Herausforderungen bei Brownfield-Projekten bestehen hauptsächlich darin, bestehende Anlagen mit minimalen Beeinträchtigungen zu modernisieren. Bild mit freundlicher Genehmigung von Adobe Stock.Die Steuerungsumgebung bildet einen robusten, stabilen und cybersicheren Kern, auf dem geschäftskritische Echtzeit-Automatisierungsanwendungen laufen. Ergänzt wird sie durch die digitale Umgebung – eine agile, cloudbasierte Plattform, die Prozess-, Überwachungs- und Wartungsdaten für übergeordnete Anwendungen wie Monitoring & Optimierung und fortgeschrittene Analysen bereitstellt. Innerhalb dieser digitalen Umgebung können Innovationen optimal gefördert werden, ohne die Integrität der primären Prozesssteuerungsfunktionen zu beeinträchtigen. Upgrades, zusätzliche Funktionen und die Optimierung bestehender Anlagen und Ressourcen lassen sich vor der Implementierung mithilfe von Virtualisierungs- und Digital-Twin-Simulationen modellieren und testen. Entscheidend ist, dass all dies ohne Produktionsunterbrechungen, Gefährdung teurer Anlagen, zusätzliche Cybersicherheitsbedrohungen oder Beeinträchtigung der Mitarbeitersicherheit möglich ist.Mehr erreichen mit EchtzeitdatenProzessüberwachung, -optimierung und andere Anlagenfunktionen basierten traditionell auf Entscheidungen, die durch historische Daten vernetzter Instrumentierungssysteme ermöglicht wurden. Diese reaktive Herangehensweise genügt nicht mehr den Anforderungen der heutigen Prozessindustrie, in der der Wettbewerbsvorteil oft von der Verfügbarkeit von Prozessparametern und Anlagenstatus in Echtzeit abhängt. Dieser Bedarf verstärkt sich mit zunehmender Größe und Komplexität der Anlagen, da mehr Geräte, mehr Daten und mehr zu verwaltende Protokolle anfallen.Die umfassende Digitalisierung von Industrieanlagen bietet Betreibern leistungsstarke Werkzeuge, um Messdaten ihrer verteilten Anlagen zu erfassen, zu speichern, zu analysieren und darauf zu reagieren. KI-gestützte prädiktive Analysen helfen, den drohenden Ausfall vernetzter Geräte frühzeitig zu erkennen oder kleine Instabilitäten in streng kontrollierten Prozessen aufzudecken. Die Echtzeit-Datenverarbeitung direkt am Entstehungsort wird durch leistungsstarke, sicher in der Cloud oder lokal gehostete Analysen ergänzt. Gemeinsam ermöglichen sie Anlagenbetreibern beispiellose Möglichkeiten, Trends zu erkennen, zukünftige Ereignisse vorherzusagen und Gegenmaßnahmen zu planen, ohne die Produktion zu unterbrechen oder das Vertrauen in den Betrieb zu beeinträchtigen.Der Mensch im RegelkreisWährend sich Automatisierungssysteme rasant weiterentwickeln und immer autonomer werden, ist der Beitrag und der Wert menschlicher Arbeitskräfte nach wie vor groß.Die engere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine rückt die Bedeutung des menschlichen Bedieners in ein neues Licht und stattet ihn mit digitalen Hilfsmitteln aus, um seine natürlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten zu erweitern. Dieses Konzept des „erweiterten Bedieners“ sieht vor, dass Mitarbeiter immersive Schnittstellen, KI-gestützte Erkenntnisse und Augmented/Extended Reality (AR/XR) intensiv nutzen, um ihre Entscheidungen zu unterstützen. Dadurch können sie sicherer und effizienter arbeiten, weniger ermüden und weniger Fehler machen.AR-Einblicke halten die Bediener in Echtzeit auf dem Laufenden. Bild mit freundlicher Genehmigung von Adobe Stock.Ein Techniker im Außendienst kann beispielsweise per Sprach- und Videokommunikation mit erfahrenen Kollegen in der Zentrale sprechen und gemeinsam ein Problem lösen, während er mithilfe KI-gestützter Auswertungstools Echtzeitdaten visualisiert und auswertet. Auch traditionelle reaktive Überwachungs- und Wartungsprozesse werden neu gestaltet: Datenbasierte Erkenntnisse helfen den Mitarbeitern, intelligentere, vorausschauende Wartungsstrategien zu entwickeln und umzusetzen.Ein Gefühl der SicherheitMit zunehmender Intelligenz von Automatisierungssystemen steigt die Vernetzung von Geräten, Systemen, konvergierten IT/OT-Netzwerken und Anwendungen. Dadurch erhöht sich die Anfälligkeit von Anlagen für Cybersicherheitsrisiken, die Geschäftskontinuität, Rentabilität und Unternehmensreputation gefährden können. Die Weiterentwicklung von Steuerungsplattformen priorisiert daher Sicherheit von Anfang an. Diese basiert auf intrinsisch sicheren Systemarchitekturen und containerisierten Modulen, die die Gefahr einer unkontrollierten Ausbreitung von Bedrohungen zwischen verschiedenen Funktionsbereichen minimieren. Der Schutz der Integrität von Kernfunktionen erfordert einen Zero-Trust-Ansatz für Cybersicherheit mit robusten Maßnahmen zur Autorisierung und kontinuierlichen Validierung der Netzwerkaktivität.Ein Bekenntnis zur NachhaltigkeitEnergieeffizienz und die Notwendigkeit, die Umweltbelastung zu minimieren, sind für jedes Industrieunternehmen eng mit der Wettbewerbsfähigkeit verknüpft. Anlagenbetreiber setzen auf Elektrifizierung als Teil der umfassenderen Energiewende hin zu einer kohlenstoffarmen Zukunft, die durch saubere und reichlich vorhandene erneuerbare Energiequellen ermöglicht wird. Mit der Weiterentwicklung von Automatisierungssystemen spielen diese eine zentrale Rolle bei der Steigerung der Energieeffizienz von Prozessen, der Reduzierung von Emissionen und Abfall und ermöglichen es Unternehmen, die immer strengeren Umwelt-, Sozial- und Governance-Anforderungen (ESG) zu erfüllen.Erfolg sicherstellenDie Entwicklung moderner Automatisierungssysteme spielt eine zentrale Rolle dabei, Unternehmen die Chancen einer engeren Mensch-Maschine-Kollaboration erfolgreich zu nutzen. Für Hersteller und andere Produzenten ist es jedoch entscheidend, ihren technologischen Wandel sorgfältig zu gestalten. Durch die schrittweise Einführung von Innovationen können Unternehmen die Vorteile objektiv messen und so die nächsten Schritte ihrer Strategie festlegen.Da Automatisierungsplattformen nahezu jeden Aspekt moderner Anlagenbetriebe berühren, sind die potenziellen Vorteile der Modernisierung immens. Durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Partner wie ABB können Prozessunternehmen eine reibungslose und nachhaltige Weiterentwicklung gewährleisten und gleichzeitig den bleibenden Wert menschlicher Expertise als Motor für langfristigen Geschäftserfolg anerkennen und stärken.
